基于多类地标和深度强化学习轨迹融合的群智感知室内定位算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61801189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0105.移动通信
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Crowdsensing indoor positioning provides large-scale indoor positioning services for many emerging applications, such as smart city and intelligent transportation. which leverages crowdsourcing sensor data to avoid site surveying for indoor positioning. Because the crowdsourcing traces are normally with large quantity, short length, large heading errors, and uncertain absolute locations, the traditional GraphSLAM and unsupervised learning algorithms are difficult to achieve trace merging, and the sequential decision trace merging algorithm encounters the curse of dimensionality. Furthermore, the traditional indoor landmarks are normally with low density and low discrimination, and correspondingly difficult to indicate the relation among different traces. To handle with the aforementioned problems, first we will investigate the new method of improving the accuracy of traces. Second, we will formulate the trace merging as a high dimensional Markov decision process, and investigate how to use the deep reinforcement learning algorithm to solve it. Third, we plan to recognize the ubiquitous visible light sources and fuse with WiFi and magnetic fingerprints to investigate the new method of using multi-landmark to increase the density and discrimination of landmarks, and correspondingly improve trace merging. Finally, based on the crowdsourcing fingerprints, we will adopt particle filters to fuse fingerprinting and PDR to achieve crowdsensing positioning with high accuracy. The proposed trace merging with multi-landmark and deep reinforcement learning will improve the efficiency and accuracy of trace merging. It will be the key technology for crowdsensing positioning and promote the development of location based services for many emerging applications.
群智感知定位利用众包传感器信息,实现零人工勘测室内定位,为智慧城市和智能交通等新兴领域提供大范围室内定位。由于众包用户轨迹具有数量大、长度短、航向误差大且绝对位置未知的特点,传统GraphSLAM和无监督学习难以有效实现轨迹融合,而序列决策轨迹融合则面临维数灾难。另外,传统室内地标分布密度低且区分度低,难以准确指示轨迹关联性。针对上述问题,1. 研究提高轨迹生成精度新方法。2. 将多用户轨迹融合建模为高维马尔科夫决策过程,并探究利用深度强化学习实现轨迹融合。3. 识别室内普适性可见光光源,并融合WiFi和地磁指纹,探求如何通过多类地标提高地标密度和区分度,进而提高轨迹融合精度。4. 基于众包指纹库,通过粒子滤波融合指纹和惯性定位实现高精度群智感知定位。本项目提出的多类地标和深度强化学习轨迹融合将提高轨迹融合精度和效率,成为真实场景中群智感知定位的关键技术,推动众多新兴领域位置服务发展。

结项摘要

群智感知定位利用众包传感器信息,实现零人工勘测室内定位,为智慧城市、智能交通等新兴领域提供大范围室内定位。在真实众包数据采集场景下,众包用户轨迹具有数量大、长度短、航向误差大且绝对位置未知的特点,此外传统基于WiFi信号的室内定位系统易受室内多径和动态环境的影响。针对上述真实众包场景下的群智感知定位问题,项目组从轨迹获取、前端多信息融合关联识别、后端轨迹融合与地图构建三方面展开研究。在轨迹获取方面,项目组利用XGBoost和半监督学习实现了高于90%的室内运动状态识别精度,为自动化众包轨迹采集和筛选奠定了基础。在前端多信息融合关联识别方面,项目组分析了WiFi、地磁、可见光等不同信息标志,并通过多种信息融合提高室内信息标志的分布密度和区分度,准确指示轨迹内和轨迹间的关联性,从而实现了亚米级(可见光、地磁)和米级(WiFi)群智感知定位。在后端轨迹融合与地图构建方面,项目组针对WiFi、地磁和可见光等普适信号的特点,将轨迹融合问题构建为图优化问题和轨迹迭代控制问题,通过对GraphSLAM,ICP SLAM等轨迹融合算法进行优化,实现了亚米级(可见光、地磁)和米级(WiFi)的轨迹融合,从而能够基于融合的轨迹生成室内指纹地图。此外,项目组基于WiFi指纹地图特点,对迁移学习进行优化,实现了无需轨迹数据的指纹地图自动更新,解决了动态环境下地图失效问题。该项目对群智感知定位领域中上述三个关键部分,均进行了理论建模和优化,通过传感器融合技术、SLAM技术和人工智能技术,提高了群智感知定位的精度和效率,为未来高精度、高覆盖和高效率普适定位提供了解决方案。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
SoiCP: A Seamless Outdoor-Indoor Crowdsensing Positioning System
SoiCP:无缝室外-室内人群传感定位系统
  • DOI:
    10.1109/jiot.2019.2921561
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    IEEE INTERNET OF THINGS JOURNAL
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Li, Zan;Zhao, Xiaohui;Braun, Torsten
  • 通讯作者:
    Braun, Torsten
A Comprehensive Study of Smartphone-Based Indoor Activity Recognition via Xgboost
通过 Xgboost 进行基于智能手机的室内活动识别的综合研究
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2922974
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhang Wenting;Zhao Xiaohui;Zan Li
  • 通讯作者:
    Zan Li
Crowdsourcing Indoor Positioning by Light-Weight Automatic Fingerprint Updating via Ensemble Learning
通过集成学习实现轻量级自动指纹更新的众包室内定位
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2901736
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yang Jianghong;Zhao Xiaohui;Zan Li
  • 通讯作者:
    Zan Li
Enhanced and Facilitated Indoor Positioning by Visible-Light GraphSLAM Technique
通过可见光 GraphSLAM 技术增强和简化室内定位
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.3012463
  • 发表时间:
    2021-01-15
  • 期刊:
    IEEE INTERNET OF THINGS JOURNAL
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Yue, Yuan;Zhao, Xiaohui;Li, Zan
  • 通讯作者:
    Li, Zan
Updating Radio Maps Without Pain: An Enhanced Transfer Learning Approach
轻松更新无线电地图:增强的迁移学习方法
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.3048253
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    IEEE Internet of Things Journal
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Jianghong Yang;Xiaohui Zhao;Zan Li
  • 通讯作者:
    Zan Li

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金属材料的石墨烯强韧化
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    郭强;赵蕾;李赞;李志强;熊定邦;张荻
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    尹德;李赞;郝本建;蔡觉平
  • 通讯作者:
    蔡觉平

其他文献

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基于毫米波点云的众包自主室内定位技术研究
  • 批准号:
    62171197
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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